Une charrue pour le stockage du carbone

Améliorer la ferti­lité, lutter contre le compac­tage et séques­trer le carbone, c’est le triple objectif de la charrue « carbon farming ». Dans le cadre de deux projets de recherche financés par le minis­tère fédéral alle­mand de l’alimentation et de l’agriculture, cet outil a été conçu par l’équipementier Lemken en colla­bo­ra­tion avec le centre Leibniz de recherche sur les paysages agri­coles (ZALF). Elle comporte des corps clas­siques alter­nant avec des corps « CF » opérant un travail plus en profon­deur.

Lors du labour, des canaux d’environ 10 cm de large sont créés, avec un espa­ce­ment de 75 cm et sur une profon­deur allant jusqu’à 55 cm. Ils se remplissent avec la terre arable du dessus, tandis que le sol profond est déplacé vers la couche supé­rieure. Le processus équi­vaut à un échange d’environ 20 % entre la couche arable et le sous-sol, tout en émiet­tant les zones tassées situées sous l’horizon norma­le­ment travaillé. Ce décom­pac­tage, associé à l’apport de terre végé­tale humi­fère, permet aux racines des plantes d’explorer des hori­zons plus profonds et d’y puiser les nutri­ments et l’eau dispo­nibles.

Michael Sommer, scien­ti­fique spécia­liste des sols au ZALF, est affecté au projet « Carbon Tillage » depuis 2022. « Nous avons pu prouver une augmen­ta­tion stable du rende­ment de 3 à 5 q/ha en céréales, suite à un appro­fon­dis­se­ment partiel de la couche arable qui visait à favo­riser la séques­tra­tion de carbone », indique–t-il. Déjà observé dans les années 1960 et 1980, cet effet sur la produc­ti­vité, allant jusqu’à 5 % de gain de rende­ment la première année, a ainsi été confirmé par les essais actuels du ZALF.

Un labour vertueux

L’humus est composé d’environ 50 % de carbone, faisant des sols humi­fères un impor­tant puits de carbone naturel. Lors de la photo­syn­thèse, le CO₂ est capté dans l’atmosphère pour former la biomasse des plantes ; le carbone pénètre ensuite dans le sol via les racines, les résidus de récolte, les parties mortes des plantes, les exsu­dats et les produits de décom­po­si­tion micro­bienne.

En s’appuyant sur ce méca­nisme naturel, l’approfondissement partiel du sol serait à même d’accroître la quan­tité de carbone stockée dans la plupart des types de sol agri­coles. En mélan­geant le sous-sol, pauvre en carbone, et la couche supé­rieure, qui en est riche, se crée un déséqui­libre dans le bilan carbone du sol : la terre arable n’est plus saturée.

Dans les 10 annnés suivantes, les composés carbonés s’accumuleront ainsi jusqu’à atteindre l’équilibre. Cette accu­mu­la­tion se fera grâce aux oxydes de fer, aux miné­raux argi­leux et aux ions calcium présents dans le sol. « Le sous-sol mélangé à la terre de surface se trans­forme en nouvelle terre arable dans les 10 ans après l’approfondissement partiel. Le carbone se retrouve ainsi séquestré : cette méthode crée un puits de CO₂ », décrit Marisa Gerriets, qui travaille sur le sujet dans le cadre de sa thèse de doctorat.

Un projet du temps de l’Allemagne de l’Est

Appelée à l’époque « labour par segments », cette approche a vu le jour en RDA à la fin des années 1950. L’objectif était alors d’augmenter la stabi­lité et le niveau des rende­ments. Durant les décen­nies suivantes, des char­rues spéciales et des outils de prépa­ra­tion du lit de semence ont été employés à cette fin en grandes cultures, prin­ci­pa­le­ment sur des sols de moraines, mais aussi dans des zones de lœss isolées. Leur usage s’intensifie à partir du milieu des années 1980 et jusqu’à la réuni­fi­ca­tion alle­mande.

L’évolution des outils d’approfondissement partiel des années 1960 à aujourd’hui

Dans le cadre du projet « Krumen­senke » (en alle­mand : „puits de terre arable“), les cher­cheurs du ZALF ont réou­vert les canaux créés à l’époque pour les examiner. Même après 40 ans, ceux-ci sont toujours clai­re­ment iden­ti­fiables. Sur la base d’échantillons de sols datant des années 1980, ils ont déter­miné la teneur en carbone de la terre humi­fère de l’époque, et analysé la dégra­da­tion du carbone qui a eu lieu dans l’intervalle.

Les chiffres montrent, dans la couche arable, une teneur en carbone supé­rieure à celle des années 1980. Par ailleurs, plus de 50 % du niveau de carbone initial est toujours présent dans les canaux. L’augmentation du taux d’humus se main­tient donc sur la durée, avec un bilan carbone positif. Les sols sablon­neux peuvent stocker 10 tonnes de CO₂éq/ha de façon perma­nente sur 10 ans après cette opéra­tion, et la séques­tra­tion peut aller jusqu’à 30 tonnes de CO₂éq/ha en sols limo­neux. Des bons résul­tats, qui laissent entre­voir une contri­bu­tion signi­fi­ca­tive à la protec­tion du climat, même en tenant compte du fait que seuls 50 % environ de la sole alle­mande de grandes cultures est adaptée à ce type de pratiques.

De la charrue segmentée à la charrue « carbon farming »

La charrue déve­loppée par Lemken juxta­pose deux types de corps de charrue : le corps carbon farming (« corps CF ») creuse le canal, profond de 55 cm et large de 25 cm. Un corps stan­dard, affi­chant une profon­deur de travail de 25 cm et une largeur de 50 cm, remplit ensuite le canal de terre humi­fère. Lors de la concep­tion de l’outil, Lemken s’est basé sur les résul­tats des recherches du ZALF pour déter­miner préci­sé­ment les moda­lités de dépla­ce­ment du sol.

Selon Andre Hahn, respon­sable produit spécia­lisé dans les char­rues chez Lemken, « le défi prin­cipal lors du déve­lop­pe­ment de la charrue était de déve­lopper un outil capable de mélanger la terre humi­fère et le sous-sol dans les bonnes propor­tions, sans épandre du sous-sol à la surface du champ, ce qui nuirait à l’implantation. La solu­tion réside dans la géomé­trie des corps. Nous avons investi de nombreuses heures dans des essais de terrain et nous avons testé de plusieurs combi­nai­sons d’outils pour que la charrue soit parfaite. » À titre d’exemple, la charrue utilise actuel­le­ment un versoir large pour remplir de terre humi­fère le canal créé par le corps CF.

Du côté de la trac­tion néces­saire, elle varie selon les condi­tions mais peut doubler sur les sols qui n’ont par fait l’objet d’un sous-solage depuis long­temps. La charrue agri­cole à carbone de Lemken est actuel­le­ment en phase de pré-série ; le lance­ment en série est attendu pour 2026.